JP4100793B2

JP4100793B2 - Battery charger

Info

Publication number: JP4100793B2
Application number: JP37713298A
Authority: JP
Inventors: 正美河辺; 光司児玉
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2018-12-28
Also published as: JP2000201439A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
単相又は三相の磁石式発電機により、スイッチング素子介してバッテリに充電する装置のエンジン状態の変化によって充電状態を可変する充電装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来のバッテリ充電装置はバッテリの状態により一定の充電制御を行い、エンジンが加速時等の負荷状態においても同じ制御している。このため、発電機の負荷容量がますます大きくなってきている今日では、エンジンの加速性能を低下させる原因になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
エンジンが加速時等のエンジン負荷状態を検出し、それに応じてバッテリ充電制御の状態を変える事により、充電負荷をなくし、エンジンの加速性能を向上させることを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１の発明は、磁石式交流発電機と、該交流発電機の出力巻線間に接続された充電回路と、該充電回路に接続されたバッテリ（又はコンデンサ）を有するバッテリ充電装置において、該充電回路は、該交流発電機の正波形出力端及び負波形出力端と該バッテリの正極間に夫々接続された第１のスイッチ及び第２のスイッチと、該第１のスイッチ及び第２のスイッチを制御する制御回路と、該バッテリの電圧を検出する検出回路を備え、該制御回路は、該検出回路の検出信号と該交流発電機の正波形出力又は負波形出力との同期信号により該第１のスイッチ及び第２のスイッチを制御すると共に該検出回路は、バッテリ電圧検出回路部と基準電圧設定回路部及び外部検出信号により該基準電圧設定回路部の基準電圧を可変する可変回路部を備えたことを特徴とする。
【０００５】
又、請求項２の発明は、基準電圧設定部に直列に第３のスイッチを設け、該第３のスイッチを該交流発電機の出力により動作せしめ、該交流発電機の運転時のみ該基準電圧設定回路部を機能せしめるようにしたことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図１に示す。１は単相磁石式発電機、２は１２Ｖ用バッテリイは単相磁石式発電機の充電巻線間に接続された充電する回路、ロは単相磁石式発電機の充電巻線の正波形出力または負波形出力をバッテリに充電する場合に充電回路イを通してループを形成するための回路、ハはバッテリ２の電圧を検出する回路、ニは上記ハの回路が発電機１の出力が発生している時のみ回路ハにバッテリ電圧を検出させるための回路、ホはバッテリ２の電圧が規定値より低い場合にスイッチＳ１，Ｓ２（サイリスタ）に点弧信号を出力する回路、ヘは外部信号によってハのバッテリ電圧検出レベルを可変する回路である。
【０００７】
次にこの回路動作について図２の各動作波形図を参照して説明する。先ず、
バッテリ２が満充電でない時で、外部検出端子Ｔに信号が印可されない時は、発電機１の出力（図２ａ）が発生している時にトランジスタＱ４がＯＮし、トランジスタＱ５が動作することで、回路ハにバッテリ電圧を印可する。これより、バッテリの電圧を検出する回路ハはバッテリ電圧が規定値以下のため、トランジスタＱ３が動作せず、トランジスタＱ１がＯＮ状態になる。したがって、発電機の正波形出力が発生するとトランジスタＱ２は動作してサイリスタＳ１を点弧させ、バッテリ２に充電される。また、発電機の負波形出力のタイミングにも同様にサイリスタＳ２を点弧させ、バッテリ２に充電される。（図２ｂ）
【０００８】
次に、バッテリ２が満充電で、外部検出信号Ｔに信号が印可されない時は、発電機１の出力が発生している時にトランジスタＱ４がＯＮし、トランジスタQ5が動作することで、回路ハにバッテリ電圧を印可する。これにより、バッテリの電圧を検出する回路ハはバッテリ電圧が規定値以上のため、トランジスタＱ３が動作し、トランジスタＱ１がＯＦＦ状態になる。したがって、発電機１の正波形出力が発生するとトランジスタＱ２は動作せず、サイリスタＳ１を点弧させないのでバッテリ２に充電されない。
発電機の負波形出力のタイミングにも同様にサイリスタＳ２を点弧させないので、バッテリ２に充電されない。（図２ｃ）
【０００９】
次に、バッテリ２が満充電でなく、外部検出端子Ｔに信号が印可された時は、発電機１の出力が発生している時にトランジスタＱ４がＯＮし、トランジスタＱ５が動作することで、回路ハにバッテリ電圧を印可する。更に、外部検出端子Ｔに信号が印可されたると、トランジスタＱ６がＯＮし、トランジスタＱ７が動作するのでバッテリの電圧を検出する回路ハのツェナーダイオードＺ１の電圧分バッテリの電圧を検出するレベルが下がるのでバッテリの電圧を規定値以上と判断し、トランジスタＱ３が動作し、トランジスタＱ１がＯＦＦ状態となる。したがって、発電機の正波形出力が発生するとトランジスタＱ２は動作せず、サイリスタＳ１を点弧させないのでバッテリ２に充電されない。また、発電機の負波形出力のタイミングにも同様にサイリスタＳ２を点弧させないので、バッテリ２は充電されない。
【００１０】
次に、外部検出端子Ｔに信号が印可されなくなると、トランジスタＱ６がＯＮせず、トランジスタＱ７が動作しないのでバッテリの電圧を検出する回路ハのツェナーダイオードＺ１の両端間の電圧はコンデンサＣ１は抵抗Ｒ１，Ｒ２で決められる充電時定数でバッテリの電圧を検出するレベルがあがるのでバッテリの電圧を徐々に規定値以上と判断し、トランジスタＱ３が動作し、トランジスタＱ１がＯＦＦ状態が徐々に変化する。したがって、発電機の正波形出力が発生するとトランジスタＱ２はコンデンサＣ１充電電圧により、動作状態が変化し、サイリスタＳ１を点弧タイミングが変化してバッテリ２に充電される。また、発電機の負波形出力のタイミングにも同様である。図２ｄ）
【００１１】
以上のことから、外部信号により、バッテリ充電制御の状態を徐々に変える事ができる。
次に、エンジンの負荷状態を検出する外部制御信号としてスロットルセンサーから検出するブロック図を図３に示す。ＳＬはスロットルセンサー、Ｂはバッファ、ＶＤは電圧変化量を検出する回路である。このような構成により、操縦者がエンジンを加速しようとスロットルセンサーを動かし、変化させると（図４−ａ）に示すようにスロットル値は時間と伴に電圧が上昇し、一定になる。このＡ〜Ｂのタイミングの信号（図４−ｂ）を図１の外部検出端子Ｔの信号として入力するとバッテリ２が満充電でない場合でもコンデンサＣ１の充電時間（図２−ｄ）の（ｔ０＋ｔ）バッテリ充電状態を停止及び一定時間充電電圧値を可変できる。このことにより、エンジンが加速等の状態で発電機負荷を低減し、徐々に元の状態に戻す事でエンジンの加速性能を向上する事ができる。
【００１２】
次に、外部制御信号として発電機の出力波形回転数の変化量を検出するブロック図を（図５）に示す。Ｆは発電機の１相分の出力波形整形回路、ＣＯＶはＦ／Ｖコンバータ、ＶＤは電圧変化量を検出する回路である。このような構成により、操縦者がエンジンを加速しようとする発電機の出力波形の周波数が高くなる。それに伴いＦ／Ｖコンバータ値は、（図６−ａ）に示すように時間と伴に電圧が上昇し、一定になる。このＡ〜Ｂのタイミングの信号（図６−ｂ）を図１の外部検出端子Ｔの信号として入力するとバッテリ２が満充電でない場合でもコンデンサＣ１の充電時間（図２−ｄ）の（ｔ０＋ｔ）バッテリ充電状態を停止及び一定時間充電電圧値を可変できる。
このことにより、エンジンが加速等の状態で発電機負荷を低減し、徐々に元の状態に戻す事でエンジンの加速性能を向上する事ができる。
【００１３】
次に外部検出端子の信号としてエンジン回転数を検出する機能及びスロットル検出をする機能を有する点火機能（図７）を用いて点火機能回路から出力される信号に沿って、外部検出端子の信号として入力する更に詳細の制御ができる。
このことにより、エンジンが加速等の状態で発電機負荷を低減し、徐々に元の状態に戻す事でエンジンの加速性能をより向上する事ができる。
【００１４】
図８は本発明の他の実施例を示す回路図で、上記実施例（図１）と相違する点は、バッテリオープン時にサージ電圧を吸収して出力電圧を一定以下に制限する電圧検出回路トを追加した事及びバッテリ電圧検出回路に直列にスイッチＱ４（ＭＯＳＦＥＴ）を接続した所である。即ち、エンジンが回転すると発電機から出力されるとＤ１，Ｄ２→Ｒ８→Ｄ５を通してトランジスタＱ４をＯＮし、そのことにより、トランジスタＱ５が動作されるのでバッテリ電圧制御が可能となる。その後の動作は実施例１と同じなので省略する。
【００１５】
以上の説明は単相磁石式発電機に適用した例について説明したが三相発電機にも同様に適用できる。図９にこの例を示す。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の構成をすることにより、エンジンの加速時等のエンジン負荷状態を検出する外部検出端子の信号として、エンジンの回転数変化、スロットル変化、点火装置等の外部ユニットより、信号を得る事によりエンジンが加速等の状態で発電機の負荷を低減し、徐々に元の状態に戻す事でエンジンの加速性能をより向上する事ができる。これをエンジンの出力が小さい二輪車のバッテリ充電装置に応用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例回路図
【図２】本発明実施例の各部動作波形図
【図３】本発明に適用するスロットル変化量検出回路
【図４】図３の説明図
【図５】本発明に適用する回転数変化量検出回路
【図６】図５の説明図
【図７】本発明に適用する点火装置の回路例
【図８】本発明の他の実施例回路図
【図９】本発明の他の実施例回路図
【符号の説明】
１交流発電機
２バッテリ
イ充電回路
ロ充電ループ回路
ハバッテリ電圧検出回路
ニバッテリ電圧検出回路の駆動回路
ホ点弧信号回路
ヘ基準レベル可変回路
トバッテリオープン保護回路
Ｓ１，Ｓ２スイッチ（サイリスタ）
Ｑ４スイッチ（ＭＯＳトランジスタ）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a charging device in which a charging state is changed by a change in an engine state of a device that charges a battery via a switching element by a single-phase or three-phase magnet generator.
[0002]
[Prior art]
The conventional battery charger performs a constant charge control according to the state of the battery, and performs the same control even when the engine is in a load state such as during acceleration. For this reason, today, when the load capacity of the generator is becoming larger and larger, it causes the acceleration performance of the engine to deteriorate.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to eliminate the charging load and improve the acceleration performance of the engine by detecting the engine load state during acceleration of the engine and changing the state of the battery charge control accordingly.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention of claim 1 includes a magnet type AC generator, a charging circuit connected between output windings of the AC generator, and a battery (or capacitor) connected to the charging circuit. In the battery charging device, the charging circuit includes a first switch and a second switch connected between a positive waveform output terminal and a negative waveform output terminal of the AC generator and a positive electrode of the battery, respectively. A control circuit for controlling the switch and the second switch, and a detection circuit for detecting the voltage of the battery, the control circuit comprising a detection signal of the detection circuit and a positive waveform output or a negative waveform output of the AC generator And the control circuit controls the first switch and the second switch, and the detection circuit includes a battery voltage detection circuit unit, a reference voltage setting circuit unit, and a reference voltage of the reference voltage setting circuit unit by an external detection signal. Characterized by comprising a variable circuit for varying.
[0005]
According to a second aspect of the present invention, a third switch is provided in series with the reference voltage setting unit, the third switch is operated by the output of the AC generator, and the reference voltage is operated only when the AC generator is in operation. The setting circuit unit is made to function.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention is shown in FIG. 1 is a single-phase magnet generator, 2 is a battery for 12V, a charging circuit connected between the charging windings of the single-phase magnet generator, and B is a positive waveform output of the charging winding of the single-phase magnet generator Alternatively, when charging the negative waveform output to the battery, a circuit for forming a loop through the charging circuit A, C is a circuit for detecting the voltage of the battery 2, and D is a circuit for generating the output of the generator 1 A circuit for causing the circuit C to detect the battery voltage only when the battery is on, a circuit for outputting an ignition signal to the switches S1 and S2 (thyristors) when the voltage of the battery 2 is lower than a specified value, and This is a circuit for varying the battery voltage detection level.
[0007]
Next, this circuit operation will be described with reference to each operation waveform diagram of FIG. First,
When the signal is not applied to the external detection terminal T when the battery 2 is not fully charged, the transistor Q4 is turned on when the output of the generator 1 (FIG. 2a) is generated, and the transistor Q5 is operated. Apply battery voltage to circuit c. Thus, in the circuit C for detecting the battery voltage, the battery voltage is equal to or lower than the specified value, so that the transistor Q3 does not operate and the transistor Q1 is turned on. Therefore, when a positive waveform output of the generator is generated, the transistor Q2 operates to ignite the thyristor S1, and the battery 2 is charged. Similarly, the thyristor S2 is fired at the negative waveform output timing of the generator, and the battery 2 is charged. (Fig. 2b)
[0008]
Next, when the battery 2 is fully charged and no signal is applied to the external detection signal T, when the output of the generator 1 is generated, the transistor Q4 is turned on, and the transistor Q5 is operated. Apply battery voltage. Thereby, in the circuit C for detecting the voltage of the battery, since the battery voltage is equal to or higher than the specified value, the transistor Q3 operates and the transistor Q1 is turned off. Therefore, when the positive waveform output of the generator 1 is generated, the transistor Q2 does not operate and the thyristor S1 is not ignited, so that the battery 2 is not charged.
Similarly, the thyristor S2 is not ignited at the negative waveform output timing of the generator, so that the battery 2 is not charged. (Fig. 2c)
[0009]
Next, when the battery 2 is not fully charged and a signal is applied to the external detection terminal T, the transistor Q4 is turned on when the output of the generator 1 is generated, and the transistor Q5 is operated. Apply battery voltage to C. Further, when a signal is applied to the external detection terminal T, the transistor Q6 is turned on and the transistor Q7 is operated. Therefore, the level for detecting the battery voltage is reduced by the voltage of the Zener diode Z1 of the circuit C for detecting the battery voltage. The battery voltage is determined to be equal to or higher than the specified value, the transistor Q3 operates, and the transistor Q1 is turned off. Therefore, when the positive waveform output of the generator is generated, the transistor Q2 does not operate and the thyristor S1 is not ignited, so that the battery 2 is not charged. Similarly, the thyristor S2 is not fired at the negative waveform output timing of the generator, so the battery 2 is not charged.
[0010]
Next, when no signal is applied to the external detection terminal T, the transistor Q6 does not turn on and the transistor Q7 does not operate, so the voltage across the zener diode Z1 of the circuit C that detects the battery voltage is the resistance of the capacitor C1. Since the level at which the battery voltage is detected rises with the charging time constant determined by R1 and R2, the battery voltage is gradually determined to be greater than or equal to the specified value, the transistor Q3 operates, and the transistor Q1 gradually changes to the OFF state. Therefore, when a positive waveform output of the generator is generated, the transistor Q2 is changed in operating state by the charging voltage of the capacitor C1, and the ignition timing of the thyristor S1 is changed and the battery 2 is charged. The same applies to the negative waveform output timing of the generator. (Fig. 2d)
[0011]
From the above, the state of battery charging control can be gradually changed by an external signal.
Next, FIG. 3 shows a block diagram of detection from the throttle sensor as an external control signal for detecting the load state of the engine. SL is a throttle sensor, B is a buffer, and VD is a circuit for detecting a voltage change amount. With such a configuration, when the driver moves and changes the throttle sensor to accelerate the engine, the throttle value becomes constant with increasing voltage as shown in FIG. When the signals at timings A to B (FIG. 4-b) are input as signals from the external detection terminal T in FIG. 1, even when the battery 2 is not fully charged, (t0 + t) of the charging time of the capacitor C1 (FIG. 2-d) The battery charging state can be stopped and the charging voltage value can be varied for a certain time. This can improve the acceleration performance of the engine by reducing the generator load while the engine is accelerating or the like and gradually returning it to the original state.
[0012]
Next, a block diagram for detecting the amount of change in the output waveform rotational speed of the generator as an external control signal is shown in FIG. F is an output waveform shaping circuit for one phase of the generator, COV is an F / V converter, and VD is a circuit for detecting a voltage change amount. With such a configuration, the frequency of the output waveform of the generator that the driver tries to accelerate the engine increases. Accordingly, the F / V converter value becomes constant as the voltage increases with time as shown in FIG. When the timing signals A to B (FIG. 6B) are input as signals from the external detection terminal T in FIG. 1, even when the battery 2 is not fully charged, (t0 + t) of the charging time of the capacitor C1 (FIG. 2-d) The battery charging state can be stopped and the charging voltage value can be varied for a certain time.
This can improve the acceleration performance of the engine by reducing the generator load while the engine is accelerating or the like and gradually returning it to the original state.
[0013]
Next, as a signal of the external detection terminal, a signal output from the ignition function circuit using an ignition function (FIG. 7) having a function of detecting the engine speed and a function of detecting the throttle as a signal of the external detection terminal. More detailed control of input is possible.
As a result, it is possible to further improve the acceleration performance of the engine by reducing the generator load while the engine is accelerating and gradually returning it to the original state.
[0014]
FIG. 8 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention. The difference from the above embodiment (FIG. 1) is that a voltage detection circuit that absorbs a surge voltage and limits the output voltage to a certain level or less when the battery is open. And a switch Q4 (MOSFET) connected in series with the battery voltage detection circuit. That is, when the engine is rotated and output from the generator, the transistor Q4 is turned on through D1, D2->R8-> D5, whereby the transistor Q5 is operated, so that the battery voltage can be controlled. Since the subsequent operation is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
[0015]
Although the above description has been given of an example applied to a single-phase magnet generator, it can be applied to a three-phase generator as well. FIG. 9 shows this example.
[0016]
【The invention's effect】
By using the configuration of the present invention, a signal from an external detection terminal for detecting an engine load state such as when the engine is accelerated is obtained from an external unit such as engine speed change, throttle change, or ignition device. The acceleration performance of the engine can be further improved by reducing the load on the generator while the engine is accelerating and gradually returning it to the original state. This can be applied to a battery charger for a motorcycle with a small engine output.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an operation waveform diagram of each part of the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a throttle change detection circuit applied to the present invention. 5] Rotational speed change detection circuit applied to the present invention [FIG. 6] Explanatory diagram of FIG. 5 [FIG. 7] Circuit example of an ignition device applied to the present invention [FIG. FIG. 9 is a circuit diagram of another embodiment of the present invention.
1 AC generator 2 Battery A Charging circuit B Charging loop circuit C Battery voltage detection circuit D Battery voltage detection circuit drive circuit E Fire signal circuit Reference level variable circuit Battery open protection circuit S1, S2 Switch (thyristor)
Q4 switch (MOS transistor)

Claims

A battery charger having a magnet type AC generator (1), a charging circuit (A) connected between output windings of the AC generator, and a battery (or capacitor) (2) connected to the charging circuit The charging circuit includes a first switch (S1) and a second switch (S2) connected between the positive waveform output terminal and the negative waveform output terminal of the AC generator and the positive electrode of the battery, respectively, A control circuit (e) for controlling the first switch and the second switch, and a detection circuit for detecting the voltage of the battery, the control circuit comprising a detection signal of the detection circuit and a positive signal of the AC generator; configured to control the first switch and the second switch by the synchronization signal with the waveform output or negative waveform output, detection circuitry, a battery voltage detection circuit unit for setting a reference voltage to detect a battery voltage ( C) and external detection signal Battery charging apparatus characterized by comprising variable circuit unit for continuously varying the reference voltage of the battery voltage detecting circuit unit (f) by.

A third switch is provided in series with the battery voltage detection circuit unit , the third switch is operated by the output of the AC generator, and the battery voltage detection circuit unit is allowed to function only during operation of the AC generator. The battery charger according to claim 1, wherein

The external detection signal as the AC generator speed detection signal or throttle change amount detection signal battery charging apparatus according to claim 1 or claim 2 characterized by using a.